Nano Lett.：基于DNA水凝胶的循环肿瘤细胞识别、掩蔽和剥离用于活体细胞分析

【背景介绍】

循环肿瘤细胞（CTCs）含有关于原发性肿瘤的分子信息，可用于预测性癌症诊断。微流控法分离CTCs依赖于肿瘤细胞与正常细胞的差异。通过基于EpCAM的亲和方法，CTCs分离的特异性常常得到提高。捕获罕见的活体CTCs及其在全血液中的量化在技术上仍然具有挑战性。

【成果简介】

近日，来自上海交通大学的左小磊教授（通讯作者）等人开发了一种适体触发钳夹式杂交链反应（atcHCR）方法，通过多孔DNA水凝胶用于进行原位鉴定和随后的掩蔽/剥离。然后将这些处理过的CTCs用于活细胞分析。在此设计中，适体末端的DNA短链特异性识别CTCs表面上的上皮细胞粘附分子（EpCAM），其通过起始的分支迁移触发随后的atcHCR。多孔DNA水凝胶基于单/簇的CTCs允许以最小的细胞损伤直接捕获活的CTCs。相关成果以题为“DNA Hydrogel with Aptamer-Toehold-Based Recognition, Cloaking, and Decloaking of Circulating Tumor Cells for Live Cell Analysis”发表在了Nano Letters上。

【图文导读】

图1 基于DNA凝胶化的CTC掩蔽和剥离

（a）在初始溶液中，将MCF-7细胞分散在溶液中

（b）DNA发夹H1和H2被捕获在亚稳态

（c）在细胞膜（绿色）上经DiO染色的脂质与适体引发双嵌段（红色）的共聚焦图像

（d）MCF-7细胞3D堆叠在DNA水凝胶中，FDA染色为绿色，在水凝胶中显示多层细胞

（e）通过加入ATP，将MCF-7细胞释放并分散在溶液中

图2 CTC掩蔽通过光学显微镜和SEM成像

（a）CTC掩蔽示意图和3D共聚焦显微镜的表征

（b-e）在细胞膜（绿色）上经DiO染色的脂质与适体引发双嵌段（红色）的共聚焦图像

（f）用DNA水凝胶掩蔽的MCF-7细胞的ESEM表征

（g）SEM图像显示冷冻干燥的DNA水凝胶的多孔结构

图3 CTC量化与基于DNA凝胶化的CTC掩蔽

（a）使用AuNPs作为水凝胶组件的可视化指标

（b）DNA水凝胶的AuNPs包封能力与诱发水凝胶组装的细胞数有关

（c，d）该方法可用于检测血液样品中的MCF-7细胞

【总结】

该团队已经实现了用于活细胞分析的CTCs的DNA凝胶化液体掩蔽。DNA水凝胶的3D DNA网络结构可为活体CTCs捕获提供具有生物相容性，温和的环境和条件。这些研究表明该方法很有可能从捕获的CTCs中收集原发性肿瘤的信息。

文献链接：DNA Hydrogel with Aptamer-Toehold-Based Recognition, Cloaking, and Decloaking of Circulating Tumor Cells for Live Cell Analysis（Nano Lett.,2017,DOI:10.1021/acs.nanolett.7b01006）

本文由材料人生物材料组Allen供稿，材料牛编辑整理。

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